СПОСОБ МНОГОУРОВНЕВОГО ПЛАНИРОВАНИЯ, ПОДДЕРЖИВАЮЩИЙ МНОЖЕСТВЕННЫЕ ПОРТЫ И МНОЖЕСТВО УСЛУГ Российский патент 2009 года по МПК H04L12/56 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение в целом относится к технологии передачи кадров данных, конкретно к технологии адаптивного кольца пакетной передачи (RPR) в сети масштаба города и более конкретно к способу планирования для устройства RPR, использующего множественные порты стороны пользователя, причем каждый порт стороны пользователя поддерживает множество услуг.

Предшествующий уровень техники

Технология адаптивного кольца пакетной передачи является вновь появившейся технологией, назначением которой является создание сети передачи кадров данных, где полоса пропускания может быть мультиплексирована и каждый узел содержит справедливый алгоритм для гарантирования занятости полосы пропускания и обладает возможностями защиты кольца и качества обслуживания (QoS) и в основном ориентирована на магистральные кольцевые сети масштаба города и кольцевые сети доступа масштаба города. В декабре 2000 г. Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE) специально учреждает группу стандартов IEEE 802.17, чтобы сформулировать стандарт IEEE 802.17 уровня MAC (управления доступом к среде передачи), который основан на технологии RPR и имеет возможность создания адаптивного кольца пакетной передачи.

Основной особенностью технологии RPR является классифицирование всего трафика на три класса: класс А, который является трафиком реального времени; класс B, разделенный на две части, а именно на B-CIR (согласованная скорость передачи информации), соответствующую трафику уровня гарантированной скорости передачи, и B-EIR (превышенная скорость передачи информации), соответствующую трафику, который превышает уровень гарантированной скорости передачи; и класс C, который является трафиком по принципу «лучшее, что возможно». Эти три класса трафика различаются в соответствии с классом услуги (ServiceClass), заданным в структуре кадра. Для того чтобы входить в кольцо RPR из отдельного узла RPR, трафики формируются и планируются согласно их соответственным классам A, B или C и затем входят в кольцо RPR.

Как показано на фиг. 1, устройство RPR обычно содержит два порта RPR стороны кольца и набор портов стороны пользователя, и кадры, входящие или выходящие через порты RPR стороны кольца, являются RPR-кадрами уровня MAC, содержащими идентификаторы (ID) класса трафика, соответствующие A, B или C, тогда как порты стороны пользователя являются обыкновенными портами локальной сети Ethernet, причем кадры, входящие или выходящие через эти порты, являются кадрами локальной сети Ethernet, не имеющими внутри структуры кадра идентификаторов A, B или C класса трафика. Множество устройств RPR организованы в RPR через их порты RPR стороны кольца. Порты стороны пользователя устройства RPR, соответствующего предшествующему уровню техники, не имеют очередей, и когда кадр данных входит в порт стороны пользователя, после некоторой операции пересылки он входит в очередь A/B/C кольца RPR и затем проходит через обычные операции формирования и планирования, входит в очередь ожидания посылки и, наконец, входит в кольцо RPR, как показано на фиг. 2. Имеется несколько трудностей в вышеупомянутом способе планирования обработки кадров, принятых в портах стороны пользователя: во-первых, теперь, когда имеется обычно множество портов стороны пользователя в устройстве RPR, может произойти случай, что некоторый порт имеет большую нагрузку трафика, а некоторый другой порт имеет малую нагрузку трафика, и в предшествующем уровне техники планирование обычно выполняется по принципу "первым пришел - первым обслужен", который может привести к ситуации, когда порт с небольшой нагрузкой трафика работает с недогрузкой. Во-вторых, трафик, входящий из некоторого порта стороны пользователя, может быть трафиком класса А, или B, или C, и если большой объем трафика класса C входит первым и трафик класса А входит последующим, в соответствии с принципом «первым пришел - первым обслужен» большой объем трафика класса C с более низким приоритетом будет обработан первым, а трафик класса А с более высоким приоритетом будет обрабатываться только после того, как будет обработан трафик класса C, таким образом, проблема задержки и разброса времени задержки для трафика класса А не может быть решена.

Краткое описание сущности изобретения

Технической задачей, которая подлежит решению посредством настоящего изобретения, является обеспечение способа многоуровневого планирования, поддерживающего множественные порты и множество услуг, который направлен на устранение недостатка, соответствующего предшествующему уровню техники ненадлежащего планирования трафика между портами в случае, когда устройство RPR содержит множество портов стороны пользователя, для того чтобы в большей степени удовлетворять требованиям в отношении RPR.

Способ многоуровневого планирования, поддерживающий множественные порты и множество услуг, предложенный в настоящем изобретении, содержит нижеследующие этапы:

обеспечивают очереди второго уровня для классов A, B и C трафика в каждом порте стороны пользователя отдельного устройства RPR, причем кадры данных, принятые в этом порте стороны пользователя, должны быть помещены в соответственные очереди второго уровня согласно их идентификаторам класса трафика;

выполняют двухуровневое планирование, которое состоит из изначального планирования согласно классу трафика и последующего планирования согласно весу порта в очередях второго уровня порта стороны пользователя;

кадры данных после двухуровневого планирования входят в очереди первого уровня для классов A, B и C трафика соответственно; и

выполняют планирование внедрения в RPR на трех классах трафика в очередях первого уровня.

Минимальные полосы пропускания для трех классов A, B и C трафика, допустимые для входа в кольцо RPR из каждого порта стороны пользователя, являются настраиваемыми пользователем.

Планирование согласно классу трафика выполняют в приоритетном порядке, таком что трафик класса А получает приоритет над трафиком класса B, и трафик класса B получает приоритет над трафиком класса C; планирование согласно весу порта выполняют в соответствии со значениями весов соответственных классов трафика для соответственных портов стороны пользователя.

Значение веса получают, исходя из соотношения между минимальной полосой пропускания трафика класса A, B или C в порте стороны пользователя и полосой пропускания трафика того же класса во всех портах стороны пользователя в составе устройства RPR.

Значения весов для различных классов трафика могут быть различными.

Этап выполнения двухуровневого планирования на очередях второго уровня конкретно содержит:

этап 1, на котором опрашивают очереди второго уровня для трафика класса А для портов стороны пользователя одну за другой на предмет того, являются ли они пустыми, и если это так, выполняют этап 2, иначе переходят на этап 3;

этап 2, на котором определяют, является ли данный порт стороны пользователя последним портом стороны пользователя, и если это так, переходят на этап 5, иначе возвращаются на этап 1, на котором опрашивают очередь второго уровня для трафика класса А для следующего порта стороны пользователя;

этап 3, на котором в соответствии со значением веса для трафика класса А порта стороны пользователя устанавливают очередность в отношении трафика класса А, находящегося в очереди второго уровня, в очередь первого уровня для класса A трафика;

этап 4, на котором определяют, является ли заполненной очередь первого уровня класса А трафика, и если это не так, переходят на этап 2, а если это так, то переходят на этап 5;

этап 5, на котором опрашивают очереди второго уровня для класса B трафика для портов стороны пользователя одну за другой на предмет того, являются ли они пустыми, и если это так, выполняют этап 6, иначе переходят на этап 7;

этап 6, на котором определяют, является ли порт стороны пользователя последним портом стороны пользователя, и если это так, переходят на этап 9, иначе возвращаются на этап 5, на котором опрашивают очередь второго уровня для класса B трафика для следующего порта стороны пользователя;

этап 7, на котором в соответствии со значением веса для трафика класса B порта стороны пользователя устанавливают очередность в отношении трафика класса B, находящегося в очереди второго уровня, в очередь первого уровня, используемую для класса B трафика;

этап 8, на котором определяют, является ли заполненной очередь первого уровня для трафика класса B, и если это не так, переходят на этап 6, а если это так, переходят на этап 9;

этап 9, на котором выполняют опрос на предмет того, являются ли пустыми очереди второго уровня для класса C трафика для портов стороны пользователя, и если это так, выполняют этап 10, иначе переходят на этап 11;

этап 10, на котором определяют, является ли порт стороны пользователя последним портом стороны пользователя, и если это так, переходят на этап 1, иначе возвращаются на этап 9, на котором опрашивают очередь второго уровня для класса C трафика для следующего порта стороны пользователя;

этап 11, на котором в соответствии со значением веса для трафика класса C порта стороны пользователя устанавливают очередность в отношении трафика класса C, находящегося в очереди второго уровня, в очередь первого уровня для класса C трафика;

этап 12, на котором определяют, является ли заполненной очередь первого уровня для класса C трафика, и если это не так, переходят на этап 10, а если это так, то переходят на этап 1.

Этап выполнения планирования внедрения на трех классах трафика в очередях первого уровня дополнительно содержит формирование трех классов трафика соответственно и затем планирование кадров данных для соответственных трафиков, подлежащих выводу в соответствующее кольцо RPR.

Формирование и планирование выполняют в таком порядке, что трафик класса А получает приоритет над трафиком класса B, и трафик класса B получает приоритет над трафиком класса C.

На этапе формирования должен быть сформирован трафик соответствующего класса в очередях первого уровня в соответствии со значением кредита для каждого класса трафика.

Значение кредита для каждого класса трафика определяют в соответствии с полной полосой пропускания для трафика класса A, B или C, допустимой для входа в кольцо RPR из устройства RPR.

Полная полоса пропускания для трафика класса A, B или C, допустимая для входа в кольцо RPR из отдельного устройства RPR, является настраиваемой пользователями.

Этапы планирования внедрения конкретно содержат:

этап 1, на котором формируют трафик класса А в очереди первого уровня в соответствии со значением кредита для трафика класса А, потребляя соответствующее значение кредита;

этап 2, на котором планируют сформированные кадры данных трафика класса А, подлежащего выводу в кольцо RPR;

этап 3, на котором определяют, израсходовано ли значение кредита для трафика класса А, и если это не так, возвращаются на этап 1, а если это так, приостанавливают формирование и планирование трафика класса А и выполняют этап 4;

этап 4, на котором формируют трафик класса B в очереди первого уровня в соответствии со значением кредита для трафика класса B, потребляя соответствующее значение кредита;

этап 5, на котором планируют сформированные кадры данных для трафика класса B, подлежащего выводу в кольцо RPR;

этап 6, на котором определяют, израсходовано ли значение кредита для трафика класса B, и если это не так, возвращаются на этап 4, а если это так, приостанавливают формирование и планирование трафика класса B и выполняют этап 7;

этап 7, на котором формируют трафик класса C в очереди первого уровня в соответствии со значением кредита для трафика класса C, потребляя соответствующее значение кредита;

этап 8, на котором планируют сформированные кадры данных для трафика класса C, подлежащего выводу в кольцо RPR;

этап 9, на котором определяют, израсходовано ли значение кредита трафика класса C, и если это не так, возвращаются на этап 7, а если это так, приостанавливают формирование и планирование трафика класса C и выполняют этап 1.

Настоящее изобретение посредством обеспечения очереди второго уровня для трех классов A, B и C трафика и обеспечения механизма двухуровневого планирования, в котором выполняют сначала планирование согласно классу трафика и затем планирование согласно весу порта на соответствующих очередях второго уровня, является способным удовлетворять приоритетному порядку, так что трафики класса А, входящие в порты, запланированы первыми, трафики класса B запланированы вторыми, и трафики класса C запланированы последними, таким образом удовлетворяя требованиям в отношении задержки и разброса времени задержки для трафика класса А и трафика класса B и в то же время устраняя явление недогрузки портов, если они имеют один и тот же класс трафика. Настоящее изобретение эффективно решает задачу в отношении стратегии планирования в случае, если трафики множественных портов стороны пользователя должны входить в кольцо RPR, и каждый порт стороны пользователя в то же время получает трафики трех классов A, B и C.

Перечень фигур чертежей

Фиг. 1 - схематическое представление устройства RPR;

фиг. 2 - схематическое представление инфраструктуры планирования трафика согласно предшествующему уровню техники;

фиг. 3 - схематическое представление многоуровневого планирования согласно настоящему изобретению;

фиг. 4 - блок-схема последовательности операций приема кадров данных трафика согласно настоящему изобретению;

фиг. 5 - блок-схема последовательности операций выполнения двухразового планирования на очередях второго уровня для соответствующих трафиков согласно настоящему изобретению; и

фиг. 6 - блок-схема последовательности операций выполнения планирования внедрения согласно настоящему изобретению.

Осуществление изобретения

Техническое решение согласно настоящему изобретению будет описано ниже со ссылкой на сопроводительные чертежи и варианты осуществления.

На фиг. 1 и фиг. 2 показано введение в предшествующий уровень техники, который был описан подробно выше в разделе «Предшествующий уровень техники» и не будет повторен в этом.

Как показано на фиг. 3, в каждом порте стороны пользователя в составе устройства RPR предусмотрены три очереди в виде очередей второго уровня для трех классов A, B и C трафика. Кадры данных, принятые портами стороны пользователя, сначала входят в очереди второго уровня для соответствующих классов трафика, и выполняется двухуровневое планирование, состоящее из изначального планирования согласно классу трафика и последующего планирования согласно весу порта, на кадрах данных различных трафиков, находящихся в очередях второго уровня, и кадры данных после двухуровневого планирования входят в очереди первого уровня для трафика классов A, B и C, и после формирования блоком формирования кадры данных входят в очередь ожидания посылки и в заключение входят в кольцо RPR.

Полная полоса пропускания для трафика класса А, полная полоса пропускания для трафика класса B и полная полоса пропускания для трафика класса C отдельного устройства RPR, допустимые для входа в кольцо RPR, а также минимальная полоса пропускания для трафика класса А, минимальная полоса пропускания для трафика класса B, минимальная полоса пропускания для трафика класса C в каждом порте стороны пользователя, допустимые для входа в кольцо RPR, могут все быть настроены пользователями, при этом сумма минимальных полос пропускания для трафика класса А, допустимых в каждом порте стороны пользователя, равна полной полосе пропускания для трафика класса А устройства RPR, и такое же соответствующее отношение справедливо для трафика класса B и трафика класса C.

Последовательность операций для портов стороны пользователя, принимающих кадры данных, является таковой, как показано на фиг. 4, где соответственный порт стороны пользователя принимает кадр данных, затем осуществляет классификацию кадра данных на классы A, B или C трафика в соответствии с его идентификатором (ID) класса и помещает кадр данных в принадлежащую порту очередь второго уровня для соответствующего класса трафика.

Последовательность операций для двухуровневого планирования является таковой, как показано на фиг. 5. Если отдельный RPR-узел сети содержит N портов стороны пользователя, первым выполняют планирование согласно классу трафика относительно первого уровня, то есть планирование выполняют в следующем порядке: сначала трафик класса А, затем трафик класса B и в заключение трафик класса C один за другим. Сначала опрашивают одну за другой очереди второго уровня для трафика класса А для портов 1-N стороны пользователя, и если опрошенная очередь второго уровня для текущего порта стороны пользователя является пустой, то затем опрашивают очередь второго уровня для трафика класса А для следующего порта стороны пользователя, в противном случае устанавливают очередность в отношении кадров данных трафика, находящихся в очереди второго уровня для трафика класса А этого порта стороны пользователя, в очередь первого уровня для трафика класса А в соответствии со значением веса для трафика класса А этого порта стороны пользователя. Значение веса для трафика класса А получают из отношения между полосой пропускания для трафика класса А порта стороны пользователя, настроенной пользователем, и полосой пропускания для трафика класса А устройства RPR в целом. Если все очереди второго уровня для трафика класса А были спланированы, или очередь первого уровня для трафика класса А является заполненной, то выполняют планирование очередей второго уровня для трафика класса B. Способ планирования очередей второго уровня для трафика класса B является таким же, как вышеописанный способ планирования очередей второго уровня для трафика класса А. Если все очереди второго уровня для трафика класса B были спланированы, или очередь первого уровня для трафика класса B является заполненной, выполняют планирование очередей второго уровня для трафика класса C. Способ планирования очередей второго уровня для трафика класса C является таким же, как вышеописанный способ планирования очередей второго уровня для трафика класса А. И вышеупомянутые этапы повторяют в цикле многократно. Должно быть отмечено, что значения веса портов для трех классов A, B и C трафика могут быть различными.

На фиг. 6 изображена блок-схема последовательности операций планирования внедрения, в котором обычное планирование внедрения RPR выполняют на трафиках очередей первого уровня, включая операцию формирования и процесс планирования на данных трафика, в следующем приоритетном порядке: сначала трафик класса А, затем трафик класса B и в заключение трафик класса C. Как определено в упомянутом стандарте, трафик класса А дополнительно разделен на класс A0 и класс A1, причем класс A0 является более высоким по приоритету, следовательно, если планируемым является трафик класса А, планирование выполняют в следующем порядке: сначала трафик класса А0 и затем трафик класса А1. Если планируемым является трафик класса А0, сначала формируют трафик класса А в очереди первого уровня в соответствии со значением кредита для А0, потребляя соответствующее значение кредита А0, и сформированные кадры данных посылают в очередь ожидания посылки, чтобы войти в кольцо RPR. Если значение кредита А0 израсходовано, выполняют планирование трафика класса А1, причем трафик класса А в очереди первого уровня формируют в соответствии со значением кредита А1, потребляя соответствующее значение кредита А1, и затем сформированные кадры данных проходят через блок формирования D, потребляя соответствующее значение D кредита, и сформированные данные посылают в очередь ожидания посылки, чтобы войти в кольцо RPR. Если значение кредита А1 израсходовано, планирование трафика класса А приостанавливают, и планируемым является трафик класса B, и затем далее является планируемым трафик класса C, последовательность операций для планирования трафика класса B и трафика класса C является такой же, как таковая для трафика класса А. Значения кредита для различных трафиков определяются согласно соответственным полным полосам пропускания устройства RPR для трафиков классов A, B или C, допустимых для входа в кольцо RPR.

Несмотря на то что был проиллюстрирован и описан способ классификации классов трафика согласно настоящему изобретению, очевидно, что настоящее изобретение не является ограниченным этим. И многочисленные модификации, замены, изменения и альтернативные и эквивалентные элементы будут без труда рассмотрены специалистами в данной области техники без выхода за рамки существа и объема настоящего изобретения, определяемого в соответствии с прилагаемой формулой изобретения.

Изобретение относится к системам пакетной передачи данных. Технический результат заключается в усовершенствовании планирования передачи трафика. Способ многоуровневого планирования трафика, поддерживающий множество портов и множество услуг, содержит этапы, на которых обеспечивают очереди второго уровня для классов А, В и С трафика в каждом порте стороны пользователя в составе отдельного устройства адаптивного кольца пакетной передачи (RPR), причем кадры данных, принятые в порте стороны пользователя, подлежат помещению в соответственные очереди второго уровня согласно их идентификаторам классов трафика; выполняют двухуровневое планирование, состоящее из изначального планирования согласно классу трафика и последующего планирования согласно весу порта, на очередях второго уровня для порта стороны пользователя; вводят кадры данных после двухуровневого планирования в очереди первого уровня для классов А, В и С трафика соответственно; и выполняют планирование внедрения в RPR для трех классов трафика в очередях первого уровня. 10 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ многоуровневого планирования трафика, поддерживающий множество портов и множество услуг, отличающийся тем, что содержит этапы, на которых

обеспечивают очереди второго уровня для классов А, В и С трафика в каждом порте стороны пользователя в составе отдельного устройства адаптивного кольца пакетной передачи (RPR), причем кадры данных, принятые в порте стороны пользователя, подлежат помещению в соответственные очереди второго уровня согласно их идентификаторам классов трафика;

выполняют двухуровневое планирование, состоящее из изначального планирования согласно классу трафика и последующего планирования согласно весу порта, на очередях второго уровня для порта стороны пользователя;

вводят кадры данных после двухуровневого планирования в очереди первого уровня для классов А, В и С трафика соответственно; и выполняют планирование внедрения в RPR для трех классов трафика в очередях первого уровня.

этап 1, на котором опрашивают очереди второго уровня для класса А трафика для портов стороны пользователя одну за другой на предмет того, являются ли они пустыми, и если это так, выполняют этап 2, иначе переходят на этап 3;

этап 2, на котором определяют, является ли данный порт стороны пользователя последним портом стороны пользователя, и если это так, переходят на этап 5, иначе возвращаются на этап 1, на котором опрашивают очередь второго уровня для класса А трафика для следующего порта стороны пользователя;

этап 3, на котором, в соответствии со значением веса для трафика класса А порта стороны пользователя, устанавливают очередность в отношении трафика класса А, находящегося в очереди второго уровня, в очередь первого уровня для класса А трафика;

этап 4, на котором определяют, является ли заполненной очередь первого уровня для класса А трафика, и если это не так, то переходят на этап 2, а если это так, то переходят на этап 5;

этап 5, на котором опрашивают очереди второго уровня для класса В трафика для портов стороны пользователя одну за другой на предмет того, являются ли они пустыми, и если это так, то выполняют этап 6, иначе переходят на этап 7;

этап 6, на котором определяют, является ли данный порт стороны пользователя последним портом стороны пользователя, и если это так, то переходят на этап 9, иначе возвращаются на этап 5, на котором опрашивают очередь второго уровня для класса В трафика для следующего порта стороны пользователя;

этап 7, на котором, в соответствии со значением веса для трафика класса В порта стороны пользователя, устанавливают очередность в отношении трафика класса В, находящегося в очереди второго уровня, в очередь первого уровня для класса В трафика;

этап 8, на котором определяют, является ли заполненной очередь первого уровня для класса В трафика, и если это не так, то переходят на этап 6, а если это так, то переходят на этап 9;

этап 9, на котором выполняют опрос в отношении того, являются ли пустыми очереди второго уровня для класса С трафика для портов стороны пользователя, и если это так, то выполняют этап 10, иначе переходят на этап 11;

этап 10, на котором определяют, является ли данный порт стороны пользователя последним портом стороны пользователя, и если это так, то переходят на этап 1, иначе возвращаются на этап 9, на котором опрашивают очередь второго уровня для класса С трафика следующего порта стороны пользователя;

этап 11, на котором, в соответствии со значением веса для трафика класса С порта стороны пользователя, устанавливается очередность в отношении трафика класса С, находящегося в очереди второго уровня, в очередь первого уровня для класса С трафика; и

этап 12, на котором определяют, является ли заполненной очередь первого уровня для класса С трафика, и если это не так, то переходят на этап 10, а если это так, то переходят на этап 1.

этап 1, на котором формируют трафик класса А в очереди первого уровня в соответствии со значением кредита для трафика класса А, потребляя соответствующее значение кредита;

этап 2, на котором планируют сформированные кадры данных для трафика класса А, подлежащего выводу в кольцо RPR;

этап 3, на котором определяют, израсходовано ли значение кредита для трафика класса А, и если это не так, то возвращаются на этап 1, а если это так, то приостанавливают формирование и планирование трафика класса А и выполняют этап 4;

этап 4, на котором формируют трафик класса В в очереди первого уровня в соответствии со значением кредита для трафика класса В, потребляя соответствующее значение кредита;

этап 5, на котором планируют сформированные кадры данных для трафика класса В, подлежащего выводу в кольцо RPR;

этап 6, на котором определяют, израсходовано ли значение кредита для трафика класса В, и если это не так, то возвращаются на этап 4, а если это так, то приостанавливают формирование и планирование трафика класса В и выполняют этап 7;

этап 7, на котором формируют трафик класса С в очереди первого уровня в соответствии со значением кредита для трафика класса С, потребляя соответствующее значение кредита;

этап 8, на котором планируют сформированные кадры данных для трафика класса С, подлежащие выводу в кольцо RPR;

этап 9, на котором определяют, израсходовано ли значение кредита для трафика класса С, и если это не так, то осуществляют возврат на этап 7, а если это так, то приостанавливают формирование и планирование трафика класса С и выполняют этап 1.